K-Me Article


โครงสร้างอะตอม ตอนที่ 12 รูปร่างของออร์บิทัล (Shape of orbital)

รูปร่างของออร์บิทัล (shape of atomic orbitals)
                จากการตรวจสอบหาตำแหน่งของอิเล็กตรอนในออร์บิทัลต่าง ๆ พบว่าอิเล็กตรอนของแต่ละออร์บิทัลจะมีความหนาแน่นอยู่ในบริเวณใดบริเวณหนึ่ง รอบนิวเคลียสทั้ง 3 มิติ เป็นรูปทรงต่าง ๆ   ทำให้ทราบว่าแต่ละออร์บิทัลมีรูปร่างอย่างไร   ดังรูป

 





 

เพื่อให้เกิดความชัดเจนในการระบุตำแหน่งของพื้นที่ซึ่งมีโอกาสพบอิเล็กตรอนของออร์บิทัลต่าง ๆ   จึงกำหนดแกน  X , Y  และ  Z  ผ่านจุดศูนย์กลางของนิวเคลียส ซึ่งแนวแกน  X  Y  และ  Z  อาจมีทิศทางต่ากันได้ ดังรูป



                รูปร่างของ s orbital

ความหนาแน่นในการพบอิเล็กตรอนของออร์บิทัล S  จะอยู่รอบนิวเคลียสเป็นกลุ่มหมอกรูปทรงกลม จึงกล่าวได้ว่าออร์บิทัล  s   มีรูปร่างเป็นทรงกลม  จากความรู้เรื่องระดับพลังงานของ อิเล็กตรอนเราทราบว่า ออร์บิทัล s มีอยู่ทุกระดับพลังงาน  ตั้งแต่ 1s ถึง 7s...  ทุกออร์บิทัลมีรูปร่างเป็นทรงกลมเช่นเดียวกัน  หุ้มซ้อนกันอยู่เป็นชั้น ๆ โดย 1s  มีขนาดเล็กที่สุดและอยู่ในสุด  2s  3s  4s  5s  6s  7s ... มีขนาดใหญ่ขึ้นตามลำดับ  หุ้มซ้อนกัน ดังรูป

 








รูปร่างของ p orbital

                สำหรับอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย p หรือ p orbitas  ประกอบด้วย  3 ออร์บิทัลคือ px  py  และ  pz แต่ละออร์บิทัลมีอิเล็กตรอน 1 คู่  พบความหนาแน่น
ของอิเล็กตรอนแต่ละคู่  อยู่ตามแนวแกน  X  Y และ  Z  คล้ายรูปดัมเบลล์  รูปร่างของ p orbital จึงมีลักษณะคล้ายดัมเบลล์ 3 อัน  ไขว้กันอยู่  ดังรูป





   (คลิ้ก ชมลักษณะของ s และ p orbitals )

ตัวอย่าง  การจัดอิเล็กตรอนของ  10Ne  แสดงในรูปแบบต่าง ๆ 

                1.  แสดงใน  shell  หรือ  energy level 
                  10Ne ; 2 , 8

                2.  แสดงใน  subshell  หรือ  subenergy level
                     10Ne  1s2  2s2  2p6

                3.  แสดงในออร์บิทัล

 
                4.  แสดงด้วยรูปร่างออร์บิทัล



รูปร่างของ d orbital
                  อิเล็กตรอนใน subshell d หรือ d orbitals  มีจำนวน  10  อิเล็กตรอน  จึงมี  5  ออร์บิทัล  (อิเล็กตรอน  5  คู่)  แต่ละออร์บิทัลมีความหนาแน่นของกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนดังรูป

                ออร์บิทัลที่ 1 ชื่อ dxy (อิเล็กตรอน  1  คู่)  พบว่ามีความหนาแน่นของกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนคล้ายรูปดัมเบลล์  อยู่บริเวณที่ว่างระหว่างแกน  X  และ  Y   จึงเรียกชื่อออร์บิทัลนี้ว่า   dxy  ดังรูป  

 

 




ออร์บิทัลที่ 2 ชื่อ dyz (อิเล็กตรอน  1  คู่)  พบว่ามีความหนาแน่นของกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนคล้ายรูปดัมเบลล์  อยู่บริเวณที่ว่างระหว่างแกน  Y  และ  Z  จึงเรียกชื่อออร์บิทัลนี้ว่า   dyz    ดังรูป




             ออร์บิทัลที่ 3  ชื่อ dxz (อิเล็กตรอน  1  คู่)  พบว่ามีความหนาแน่นของกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนคล้ายรูปดัมเบลล์  อยู่บริเวณที่ว่างระหว่างแกน  X  และ  Z  จึงเรียกชื่อออร์บิทัลนี้ว่า   dxz  ดังรูป


   



ออร์บิทัลที่ 4 ชื่อ  d x2-y2   (อิเล็กตรอน  1  คู่)  พบว่ามีความหนาแน่นของกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนคล้ายรูปดัมเบลล์  อยู่ตามแนวแกน   X และ Y   จึงเรียกชื่อออร์บิทัลนี้ว่า   d x2-y2   ดังรูป


    

                 ออร์บิทัลที่ 5  ชื่อ  dz2 (อิเล็กตรอน 1 คู่)  พบว่ามีความหนาแน่นของกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนคล้ายรูปดัมเบลล์อยู่ตามแนวแกน  z  โดยมีวงกลมคล้าย ๆ โดนัต  อยู่ตรงกลาง   จึงเรียกชื่อออร์ บิทัลนี้ว่า   dz2  ดังรูป

 



 




รูปร่างของ  f orbital

                                อิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย  f  มีทั้งหมด  14  ตัว  จึงมี  7  ออร์บิทัล  มีความซับซ้อนมากกว่า  s  p  และ  d   ดังรูป
 



(คลิ้กชม  s  p และ  d  orbital)

การจัดอิเล็กตรอนกับตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุ
           
ตารางธาตุที่ใช้อยู่ในปัจจุบันได้รับการพัฒนาต่อเนื่องมาอย่างเป็นระบบ  การจัดธาตุแต่ละธาตุเอาไว้ในตารางธาตุนั้น  ใช้การจัดอิเล็กตรอนของธาตุเป็นตัวกำหนด  เรียกบรรทัดตามแนวนอน ของตารางธาตุว่าคาบ  (period)  มีทั้งหมด  7  คาบ  และเรียกบรรทัดตามแนวตั้งของตารางธาตุว่าหมู่  (group)  มีทั้งหมด  16  หมู่  แต่มี  18  แถว (หมู่  8B  มี 3 แถว)   แบ่งออกเป็น  2  พวก คือ  หมู่  A  เป็นธาตุธรรมดา  ประกอบด้วยโลหะและอโลหะ  จำแนกเป็น  8  หมู่ย่อย  คือ  1A  2A  3A  4A  5A  6A  7A  8A  สำหรับธาตุหมู่  B   เป็นโลหะแทรนซิชัน  ทุกธาตุเป็นโลหะ    จำแนกเป็นหมู่ย่อย  8  หมู่เช่นกันคือ  1B  2B  3B  4B  5B  6B  7B  8B (หมู่  8B มี 3 แถว) 
                การนับจำนวนหมู่ของธาตุตามระบบเอสไอ ( SI = System International Unit )  จะไม่แยกออกเป็นหมู่   A  หรือ  B   แต่นับเป็นตัวเลขเริ่มจากซ้ายสุดเป็น  1  ไปถึงขวาสุดเป็น  18 


 






ตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุจะสัมพันธ์กับการจัดอิเล็กตรอนของแต่ละธาตุ  คือจัดให้ธาตุที่มีจำนวนระดับพลังงาน (shell , energy level) เท่ากันเอาไว้ในคาบเดียวกัน  และจำนวนระดับ พลังงาน (energy level)  กับลำดับที่ของคาบ (period)  ในตารางธาตุจะเท่ากัน  ตารางธาตุในปัจจุบันมี  7  คาบ  ฉะนั้นธาตุใดที่จัดเอาไว้ในคาบที่  1 ถึง  7 ก็จะมีจำนวนระดับพลังงาน  1  ถึง  7  ระดับ  ตามลำดับ  เฉพาะธาตุหมู่  A  จัดให้ธาตุที่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากันเอาไว้หมู่ (group) เดียวกัน   ธาตุหมู่  A มี 8  หมู่  ฉะนั้นธาตุที่จัดเอาไว้ในหมู่  1A  ถึง  8A  จะมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเ ท่ากับ  1  ถึง  8  ตามลำดับ  (ยกเว้น  He  จัดไว้หมู่  8A  แต่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน =2) เช่น

3Li  ;  2 , 1  (อยู่คาบที่  2 เพราะมีระดับพลังงาน  2  ระดับ อยู่หมู่  1A  เพราะมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน = 1) 
    12Mg  ;  2 , 8 , 2  (อยู่คาบที่  3  หมู่  2A )
                    31Ga  ; 2 , 8 , 18 , 3  (อยู่คาบที่  4  หมู่  3A )
                    50Sn  ;  2 , 8 , 18 , 8 , 4  (อยู่คาบที่  5  หมู่  4A )
                    56Ba  ;  2 , 8 , 18 , 18 , 8 , 2  (อยู่คาบที่  6  หมู่  2A )
                    53I     ;   2 , 8 , 18 , 18 , , 7  (คาบที่  5  หมู่  7A )

                ธาตุหมู่  B  จำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนจะไม่สัมพันธ์กับหมู่ของธาตุ  คือไม่ว่าจะอยู่หมู่ใดก็จะมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนไม่เกิน  1 ถึง 2  ส่วนมากจะมี  2  แต่จำนวนระดับพลังงานกับลำดับที่ของ คาบในตารางธาตุยังสัมพันธ์กันอยู่  เช่น
                21Sc ; 2 , 8 , 9 , 2   ( อยู่คาบที่  4 เพราะมีระดับพลังงาน  4  ระดับ หมู่  3B  เวเลนซ์อิเล็กตรอนกับหมู่ไม่สัมพันธ์กัน)
                22Ti  ; 2 , 8 , 10 , 2  ( คาบที่  4  หมู่  4B )
                23V  ;  2 , 8 , 11 , 2  ( คาบที่  4  หมู่  5B )
                24Cr ; 2 , 8 , 12 , 1  ( คาบที่  4  หมู่  6B )

(คลิ้ก  ชมการจัดอิเล็กตรอนกับตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุ)


ตัวอย่าง  ธาตุ  X (ธาตุสมมติ)  มีการจัดอิเล็กตรอนดังนี้ ;  X  2 , 8 ,  18 , 3  อยากทราบว่าจัดไว้ส่วนใดของตารางธาตุ

วิธีคิด    1.  มีระดับพลังงานของอิเล็กตรอน  4  ระดับ  ฉะนั้นจะอยู่คายที่  4
            2. มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน = 3  ฉะนั้นจะอยู่หมู่  3A
               *  ดูในตารางธาตุจะเป็นธาตุ  Ga

ตัวอย่าง  จากการจัดอิเล็กตรอนของธาตุที่กำหนดต่อไปนี้  จงพิจารณาว่าจัดไว้ส่วนใดของตารางธาตุ
                X ;  2   8   8  1
                         Y2  8   18   1

วิธีพิจารณา 
       1.  พิจารณาจำนวนระดับพลังงาน (shell)

                                  X  และ  Y  มี  4  ระดับเท่ากัน  แสดงว่าอยู่คาบที่  4  เหมือนกัน
                          2.  พิจารณาจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน  มีเท่ากับ  1  เท่ากัน  แต่จัดให้อยู่หมู่  1A  ทั้ง  2  ธาตุ ได้
*  ถ้าเป็นธาตุหมู่ 1A  จำนวนอิเล็กตรอนของระดับ (shell)  ก่อนถึงเวเลนซ์อิเล็กตรอนต้องเท่ากับ  8  แต่ถ้าไม่เท่ากับ  8  จะเป็นโลหะแทรนซิชัน  (กรณีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ  2  ก็เช่นกัน)
*  ฉะนั้น  X  เป็นธาตุหมู่  1A  คาบที่  4   แต่  Y เป็นโลหะแทรนซิชันคาบที่  4  ที่มีเลขเชิงอะตอม  29  (ดูตารางธาตุจะเป็น  Cu)







แบบฝึกหัด   

1.  จงแสดงการจัดอิเล็กตรอนของอนุภาคต่อไปนี้  โดยแสดงในแผนผังของการจัดอิเล็กตรอน  แสดงใน subshell  
    หรือ  subenergy level แสดงใน  shell หรือ energy level และแสดงในออร์บิทัล  (สังเกตตัวอย่างข้อ 1.1)

    1.1  12Mg
                * แสดงในแผนผังของการจัดอิเล็กตรอน 
 

                *  แสดงใน subshell หรือ  subenergy level      ;   12Mg  ;  1s2  2s2  2p6  3s2
                *  แสดงใน  shell หรือ energy level     ;  12Mg  ;  2  8  2
                *  แสดงในออร์บิทัล   ; 
                             

  1.2  12Mg2+

* แสดงในแผนผังของการจัดอิเล็กตรอน 

 

 

 

 

 

 


*  แสดงใน subshell หรือ  subenergy level ;

 

*  แสดงใน  shell หรือ energy level  ;

 

*  แสดงในออร์บิทัล   ; 




 

1.3   34Se

* แสดงในแผนผังของการจัดอิเล็กตรอน 

 

 

 

 

 

 

 

*  แสดงใน subshell หรือ  subenergy level ;

 

*  แสดงใน  shell หรือ energy level  ;

 

*  แสดงในออร์บิทัล   ; 





1.4 34Se2-
* แสดงในแผนผังของการจัดอิเล็กตรอน 

 

 

 

 

 

 

 

 

*  แสดงใน subshell หรือ  subenergy level ;

 

*  แสดงใน  shell หรือ energy level  ;

 

*  แสดงในออร์บิทัล   ; 

 

 

 

2.  จงเขียนแสดงรูปร่างของออร์บิทัลต่อไปนี้

ชื่อออร์บิทัล

รูปร่าง

ชื่อออร์บิทัล

รูปร่าง

 

s

 

dxy

 

px

 

dyz

 

py

 

dxz

 

pz

 

dz2

 

dx2-y2

 

  



รูปภาพที่เกี่ยวข้อง

Size : 4.83 KBs
Upload : 2012-10-31 21:25:50
ติชม

กำลังแสดงหน้า 1/0
<<
1
>>

ต้องการให้คะแนนบทความนี้่ ?

0
คะแนนโหวด
สร้างโดย :


K-Me
รายละเอียด Share
สถานะ : ผู้ใช้ทั่วไป
วิทยาศาสตร์


โรงเรียนนวมินทราชินูทิศ สตรีวิทยา พุทธมณฑล
70 หมู่ 2 แขวงทวีวัฒนา เขตทวีวัฒนา กรุงเทพฯ 10170
โทรศัพท์ 0 2441 3593 E-Mail:satriwit3@gmail.com


Generated 1.134268 sec.